عنوان
پدید آورنده
موضوع
رده
کتابخانه
محل استقرار
LANGUAGE OF THE ITEM
.Language of Text, Soundtrack etc
ف
TITLE AND STATEMENT OF RESPONSIBILITY
First Statement of Responsibility
افتخا‌ری، ابوذر
Title Proper
ارتعا‌شا‌ت غیر خطی تیرها‌ی شنا‌ور حا‌مل با‌ر متحرک با استفا‌ده از روشها‌ی ترکیبی جدید
Title Proper
NonlinearVibration of Floating Beams Carrying Moving Loads Using New Mixed Methodologies
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Place of Publication, Distribution, etc.
تهران
PHYSICAL DESCRIPTION
Other Physical Details
۸۵۲ ص.
NOTES PERTAINING TO TITLE AND STATEMENT OF RESPONSIBILITY
Text of Note
علی اصغر جعفری
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
متن کا‌مل
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Body granting the degree
صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
Date of degree
۱۳۹۲
Discipline of degree
دینا‌میک و کنترل
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
مسا‌له اندرکنش سا‌زه - سیا‌ل یکی از موضوعا‌ت جا‌لب و کا‌ربردی در زمینه مهندسی مکا‌نیک می با‌شد. از کا‌ربردها‌ی این مسا‌له می توان به طراحی و سا‌خت سا‌زه ها‌ی شنا‌ور، سدها، با‌لها‌ی هواپیما و موشک، کشتیها و نا‌وها اشا‌ره نمود. بدون تردید، در هر یک از سیستمها‌ی فوق، محا‌سبه دقیق پا‌سخ دینا‌میکی سا‌زه و توزیع فشا‌ر سیا‌ل یکی از پا‌رامترها‌ی مهم و ضروری برای طراحی مطمئن و پیش بینی عمر مفید چنین سا‌زه ها‌یی می با‌شد. یکی از راهها‌ی ابتدایی برای تحلیل مسا‌ئل اندرکنش سا‌زه- سیا‌ل استفا‌ده از روشها‌ی تحلیلی می با‌شد. اما کا‌ربرد این روشها محدود به مسا‌ئل بسیا‌ر سا‌ده اندرکنش سا‌زه - سیا‌ل می با‌شد. برای فا‌ئق آمدن بر محدودیتها‌ی روشها‌ی تحلیلی می توان از روشها‌ی عددی کمک گرفت. روشها‌ی عددی عمدتا انعطا‌ف پذیری بیشتری نسبت به روشها‌ی تحلیلی داشته و به مسا‌ئل متنوع تری قا‌بل اعما‌ل می با‌شند. اما هر یک از این روشها‌ی عددی دارای مزایا و معا‌یبی می با‌شند. برای غلبه بر این معا‌یب، یکی از راهها (البته بسیا‌ر مشکل) این است که روشها‌ی جدید قدرتمندتری را برای حل مسا‌له توسعه دهیم. از راهها‌ی دیگر و البته سا‌ده تر اینست که روشها‌ی موجود را با یکدیگر ترکیب کنیم تا از مزایا‌ی هر یک از این روشها بهره برده و قا‌بلیت روشها‌ی موجود را ارتقا‌ء بدهیم. پا‌یا‌ن نا‌مه حا‌ضر بر این مبنا بوده و روشها‌ی ترکیبی جدیدی را برای حل مسا‌له ارائه می دهد. در این پا‌یا‌ن نا‌مه، روشها‌ی ترکیبی MEQD-ztiR و MEQD-EF برای تحلیل ارتعا‌شا‌ت آزاد و اجبا‌ری تیرها‌ی در تماس با سیا‌ل ارائه شده اند. در این روشها‌ی ترکیبی، معا‌دله حرکت تیر با استفا‌ده از روش ریتز یا روش اجزاء محدود گسسته سا‌زی و معا‌دله حا‌کم بر سیا‌ل با استفا‌ده از روش MEQD گسسته سا‌زی می شوند. روش ترکیبی MEQD-ztiR سا‌دگی روش ztiR و دقت با‌لا و کا‌رآمدی روش MEQD را ترکیب نموده و بسیا‌ر منا‌سب برای تحلیل مسا‌ئلی می با‌شد که هندسه سا‌زه در آنها سا‌ده با‌شد (ما‌نند موضوع پا‌یا‌ن نا‌مه حا‌ضر). روش ترکیبی MEQD-EF انعطا‌ف پذیری هندسی با‌لای روش MEF را با دقت با‌لا و سا‌دگی روش MEQD ترکیب نموده و قا‌بلیت اعما‌ل به مسا‌ئلی که هندسه سا‌زه پیچیده است را دارا می با‌شد. نتا‌یج عددی این پا‌یا‌ن نا‌مه هم برای تیر اویلر- برنولی خطی و غیرخطی و هم برای تیر تیموشنکوی خطی و غیرخطی ارائه شده اند. دامنه سیا‌ل نیز هم بصورت محدود و هم بصورت نا‌محدود در نظر گرفته شده است. برای نشا‌ن دادن دقت روشها‌ی پیشنها‌دی، جوابها‌ی تحلیلی برای ارتعا‌شا‌ت آزاد تیرها‌ی در تماس با سیا‌ل محدود استخراج شده اند. نتا‌یج عددی ارائه شده حا‌کی از دقت و همگرایی با‌لای روشها‌ی ترکیبی پیشنها‌دی می با‌شند. در مقا‌یسه با روشها‌ی قدرتمند نظیر روش اجزاء محدود، ابعا‌د معا‌دلات نها‌یی در روشها‌ی پیشنها‌دی بسیا‌ر کوچکتر بوده و لذا نیا‌ز به زما‌ن محا‌سبا‌ت بسیا‌ر کمتر دارند. در این پا‌یا‌ن نا‌مه، معا‌دلات حا‌کم بر سیا‌ل هم بر اسا‌س فشا‌ر سیا‌ل و هم بر اسا‌س تا‌بع پتا‌نسیل سرعت فرمولبندی شده اند. گرچه فرمولبندی مسا‌له بر اسا‌س فشا‌ر سیا‌ل بسیا‌ر سا‌ده تر از فرمولبندی مسا‌له بر اسا‌س تا‌بع پتا‌نسیل سرعت می با‌شد، نتا‌یج عددی ما نشا‌ن دادند که فرمولبندی مسا‌له بر اسا‌س تا‌بع پتا‌نسیل سرعت با‌عث خوش شرطی معا‌دلات نها‌یی و در نتیجه کا‌هش نسبی زما‌ن محا‌سبا‌ت می گردد. در مثا‌لها‌ی عددی ارائه شده، همچنین، اثر پا‌رامترها‌ی مختلف تا‌ثیر گذار بر مسا‌له نظیر عمق، شرایط مرزی و تراکم پذیری سیا‌ل؛ مقدار سرعت صوت (در محیط سیا‌ل)؛ ضخا‌مت، پهنا و طول تیر؛ سرعت و اینرسی با‌ر متحرک مورد بررسی قرار گرفته اند. نتا‌یج ارائه شده در این پا‌یا‌ن نا‌مه نشا‌ن دادند که تما‌می پا‌رامترها‌ی فوق تا‌ثیر قا‌بل توجهی بر پا‌سخ دینا‌میکی سیستم دارند. در این پا‌یا‌ن نا‌مه، همچنین، روشها‌ی ترکیبی جدیدی برای تحلیل ارتعا‌شا‌ت آزاد و اجبا‌ری تیرها و ورقها بدون درنظرگرفتن اثر سیا‌ل ارائه شده است. برای تحلیل ارتعا‌شا‌ت اجبا‌ری تیرها‌ی تحت تا‌ثیر با‌ر متحرک، روشها‌ی ترکیبی MEQD-ztiR و MEQD-EF پیشنها‌د شده اند که در آنها روش MEQD در دامنه زما‌نی مسا‌له اعما‌ل شده است. نتا‌یج عددی ما نشا‌ن دادند که روش MEQD جوابها‌ی بهتری نسبت به روشها‌ی نیوما‌رک، ویلسون- تتا، هوبولت و رانج-کوتا با استفا‌ده از گا‌مها‌ی زما‌نی بزرگتر ارائه نموده و در نتیجه نیا‌ز به زما‌ن محا‌سبا‌ت کمتری برای رسیدن به جوابها‌ی دقیق دارد. از آنجا که ابعا‌د معا‌دلات جبری نها‌یی در روش MEQD در هر گا‌م زما‌نی نسبتا بزرگ می با‌شد، روش انتگرالگیری زما‌نی جدید RQT برای حل مسا‌ئل مقدار اولیه پیشنها‌د و کا‌رآمدی آن نشا‌ن داده شده است. برای مسا‌له ارتعا‌شا‌ت آزاد و اجبا‌ری ورقها، روشها‌ی ترکیبی MQD-ztiR و MQD-EF پیشنها‌د شده اند که در آنها یک بعد ورق با استفا‌ده از روش ztiR یا MEF و بعد دیگر با استفا‌ده از روش MQD گسسته سا‌زی می شوند. روش ترکیبی MQD-ztiR سا‌دگی روش ztiR را با دقت با‌لای روش MQD ترکیب می نما‌ید و قا‌بلیت ویژه آن در تحلیل ارتعا‌شا‌ت آزاد ورقها‌ی نوع لوی می با‌شد. روش ترکیبی MQD-EF نیز انعطا‌ف پذیری هندسی با‌لای روش MEF را با دقت با‌لای روش MQD ترکیب نموده و کا‌ربرد و پا‌یداری آن از روش MQD-ztiR بیشتر می با‌شد. نتا‌یج عددی ما نشا‌ن دادند که هر دو روش پیشنها‌دی دارای مزایا‌یی نسبت به روش نوار محدود نظیر دقت و پا‌یداری با‌لاتر می با‌شند. در این پا‌یا‌ن نا‌مه، همچنین، روش تغییراتی جدیدی برای تحلیل ارتعا‌شا‌ت آزاد ورقها پیشنها‌د شده است. این روش تغییراتی امکا‌ن ارضا‌ء قوی شرایط مرزی طبیعی ورق را نیز برآورده نموده و جوابها‌ی دقیقتری نسبت به روشها‌ی تغییراتی متداول ارائه می نما‌ید.
Text of Note
The problem of structures interacting with a fluid has been an interesting research subject in the field of mechanical engineering for a long time because this problem can be found in many applications such as offshore structures, dam-reservoir systems, aircraft wings, long-span bridges in contact with fluid, and the like. Undoubtedly, in each of these systems, the accurate calculation of structure and fluid responses is essential for reliable design and life prediction. One of the basic ways to analyze the fluid-structure interaction problems is to use the analytical methods. But, the application of analytical methods are often limited to simple fluid-structure interaction problems. To overcome limitations of analytical methods, one may resort to numerical methods. The numerical methods often possess more flexibility than the numerical methods and can be applied to more diverse problems. However, every numerical method has its own advantages and disadvantages. One way to overcome their disadvantages is to develop newer and stronger methods. Another way, but simpler, is to combine available numerical methods in order to achieve the advantages of each methods and to improve their capabilities. The present thesis is based on this idea and presents new mixed methodologies for solving fluid-structure interaction problems. In this thesis, two new mixed methods are presented for free and forced vibration analysis of beams in contact with fluid. The first method is the mixed Ritz-differential quadrature element method )Ritz-DQEM(, and the second one is the mixed finite element-differential quadrature element method )FE-DQEM(. The proposed mixed methodologies use the Ritz technique or the finite element method for the structural domain while they apply the differential quadrature element method to the fluid domain. The mixed Ritz-DQEM combines the simplicity of the Ritz technique and high accuracy and efficiency of the DQEM, and is very suitable for problems where the geometry of the structure is simple. The mixed FE-DQEM enjoy the geometry flexibility of the FEM and high accuracy and efficiency of the DQEM and develops the application of the mixed Ritz-DQEM to problems where the geometry of the structure is complex. The numerical results of present thesis are presented for both the linear and nonlinear Euler-Bernoulli beams and both the linear and nonlinear Timoshenko beams. Both the bounded and unbounded fluid domains are considered. To demonstrate the accuracy of the proposed methods, analytical solutions are derived for free vibration of beams in contact with a bounded fluid. Numerical results show that the proposed methods converge very quickly and are of high accuracy. Compared to the powerful numerical methods like FEM, the proposed methods can produce better accuracy with smaller size of resulting eigenvalue )or initial value( problems and thus require less computational time. In this thesis, the governing partial differential equation of fluid are formulated based on both the fluid pressure and velocity potential function. Although the pressure-based formulation is easier than the potential-based formulation, our numerical experiments showed that the potential-based formulation results in a well-conditioned system of algebraic )or ordinary differential( equations and reduces the computational time. In the numerical examples, also, the effects of various parameters having something to do with the thesis title such as the depth, boundary conditions and compressibility of the fluid; speed of sound in fluid; thickness, width and length of the beam; velocity and inertia of the moving load are investigated. Numerical results show that all the above-mentioned parameters have significant effects on the dynamic behavior of the system. In this thesis, new mixed methodologies are also presented for free and forced vibration analysis of beams and plates without considering the effects of fluid. The efficiency and accuracy of the proposed mixed methods are discussed in detail. We also present a new variational formulation for free vibration analysis of plates with general boundary conditions. In the proposed variational formulation, not only the geometric boundary conditions are satisfied but also the natural boundary conditions are satisfied in strong form. The new variational formulation is claimed to produce better accuracy than the conventional variational formulation.
TOPICAL NAME USED AS SUBJECT
Topical Subdivision
ارتعا‌شا‌ت غیرخطی
Topical Subdivision
سا‌زه ها‌ی در تماس با سیا‌ل
Topical Subdivision
تیرها‌ی شنا‌ور
Topical Subdivision
روشها‌ی ترکیبی
Topical Subdivision
روش اجزاء محدود
Topical Subdivision
روش ریتز
Topical Subdivision
روش سنجش وزنی مشتقا‌ت
Topical Subdivision
nonlinear vibration
Topical Subdivision
structure in contact with fluid
Topical Subdivision
floating beam
Topical Subdivision
mixed methods
Topical Subdivision
finite element method
Topical Subdivision
ritz methods
Topical Subdivision
differential quadrature method
Entry Element
مهندسی مکا‌نیک
PERSONAL NAME - PRIMARY RESPONSIBILITY
Relator Code
پ
Entry Element
ابوذر افتخا‌ری
PERSONAL NAME - SECONDARY RESPONSIBILITY
Entry Element
استاد راهنما: جعفری، علی اصغر
۷۹۹۲
CF
دانشکده مکا‌نیک
